我国优秀男子铅球运动员投掷技术的运动学研究

张少伟，张 浩，刘 芳

●研究报道

我国优秀男子铅球运动员投掷技术的运动学研究

张少伟1，张 浩1，刘 芳2

采用运动生物力学研究方法，对现阶段我国4名优秀男子铅球运动员背向滑步推铅球技术进行研究。发现：刘×滑步过程中重心抬起幅度较大，上体过早上抬，减小超越器械的效果，过渡阶段刘×右侧下肢伸展幅度大，上体抬起过高，减小用力的距离，姚××过渡阶段上体抬起幅度大，增量大，右膝关节处压紧效果差，最后用力阶段王××右侧下肢髋、膝关节用力时机一致，协调性好，姚××踝关节伸展幅度小，蹬伸不积极，刘×膝关节处伸展幅度大，冯×右髋关节伸展速度慢，用力阶段主要以蹬伸下肢为主，协调用力差。

男子铅球运动员；投掷技术；背向滑步推铅球

投掷项目是我国田径中的传统强项，特别是女子铁饼、链球、铅球，都涌现出很多世界级的优秀选手，但男子铅球项目为什么不能冲出亚洲走向世界，这是学者们一直在思考的问题[1-4]。除了运动员本身存在专项素质的问题外，我国男子铅球运动员在滑步技术方面也存在一定的问题。主要体现在，滑步过程中整个器械运行的轨迹不合理，不能把通过滑步加速获得的全部势能积蓄到器械上完成用力动作，使器械在用力过程中左右方向产生过多的分力，纵轴用力效果差。文章采用三维运动学研究法对现阶段在役优秀男子铅球运动员的投掷技术进行系统诊断和分析，找出技术上的不足，改进运动技术，使理论真正的指导训练实践，为运动员提高成绩、推动该项目发展提供帮助。

1 研究对象与方法

1.1研究对象

本文研究对象为2 0 1 0年石家庄举行的全国田径大奖赛系列赛中获得前4名的运动员（国际健将3名，运动健将1名），都以右手投掷，基本情况见表1。

表1 研究对象情况

1.2 研究方法

1.2.1 近景动态立体摄影法 采用2台高速摄像机（日本产的卡西欧），对2 0 1 0年石家庄举行的全国田径锦标赛男子铅球比赛的完整滑步技术进行拍摄。机位设置为一部摄像机置于投掷圈的正后面，与投掷方向平行，一部摄像机置于投掷方向的右侧，与投掷圈中线基本平行，拍摄频率为1 2 0帧/s，2台摄像机之间的主光轴夹角约9 0°左右，拍摄距离约1 2 m左右，机高1.1 ~1.3 m。

1.2.2 运动学解析法 解析软件采用美国艾列尔公司生产的APAS运动录像分析系统，对铅球运动员投掷过程（预备姿势—铅球出手）的录像进行解析；采用俄罗斯的扎齐奥尔夫斯基人体参数模型，在解析前对框架进行严格的标定，并选取身体的2 0个主要关节点和一个器械附加点（铅球）；采取2机同步逐副解析，并对数据进行滤波平滑处理，平滑系数为8，获取本研究所需的运动学原始数据。

2 结果与分析

为更好的研究投掷技术，现将完整的背向滑步推铅球技术分为3个技术阶段和4个技术瞬间，分别为滑步阶段（右脚离地—右脚着地）、过渡阶段（右脚着地—左脚着地）和用力阶段（左脚着地—器械出手）[1]。

2.1 投掷过程各技术环节重心位置变化特征分析

我国选手王××右脚离地瞬间重心较低，其他3名选手重心都较高，说明其右腿蹬伸方向主要以向后为主，向上蹬伸幅度较小，但其他3名选手向上蹬伸幅度偏大，向后蹬伸幅度小。

冯×右脚着地瞬间重心最低，说明其右侧下肢缓冲幅度最大，整个身体后倾幅度大，上体没有过早的抬起。刘×右脚着地瞬间重心最高，表明右侧下肢伸展幅度大，缓冲幅度小，上体过高抬起，后倾幅度小，不利于身体对器械的进一步超越，这是不合理的。王××虽然在右脚着地瞬间重心并不高，但增量较大，说明由于蹬伸幅度大，重心腾起的高度较大。从增量上看，刘×和王××重心在滑步阶段的高度增量明显比其他2名选手大，重心向上腾起的高度较大，重心在滑步阶段的起伏程度大，不符合低平快的滑步技术要求，相比姚××和冯×重心高度增量小，滑步阶段重心起伏程度小，滑步技术较好。

姚××和刘×在左脚着地瞬间重心位置较高，说明上体抬起程度较大，但不同的是姚××在过渡阶段重心有很大程度增加，过渡阶段技术都比较差，刘×在过渡阶段的重心并没有过多增加，主要是右脚着地瞬间增加过大的结果，过渡阶段重心增高的幅度很小。2人重心位置都比较高，但有本质区别，姚××主要在过渡阶段上肢抬起，造成重心位置过高。

姚××在器械出手瞬间重心位置最高，冯×重心位置最低，这和其身高较矮有一定关系，但在一定程度上也说明其向上伸展幅度不够，虽然最后用力阶段重心高度的增量最大，由于前面技术环节重心压的过低，造成伸展程度减小。刘×在最后用力阶段重心位置增量最小，整个身体向上伸展幅度低，也是由于过渡阶段重心过高造成用力阶段伸展空间减小。

王××器械出手点最高，整个投掷臂伸展幅度较大，注意下肢蹬伸；姚××和刘×出手点位置较低，器械出手瞬间投掷臂向上伸展幅度小；刘×存在出手角偏小的特点，这也说明他下肢向上蹬伸幅度小，过多依靠向前的力量投掷。冯×虽然身高较矮，但器械出手点较高，但存在出手角偏大缺点，表明他注意下肢向上蹬伸，而忽略向前的力量，力量向前性差，训练中要适当增加最后用力中身体转动的力量和向前的蹬伸，减小向上的蹬伸（见表2）。

表2 运动员投掷过程重心高度变化特征表

2.2 投掷过程中各技术环节运动学特征分析

2.2.1 滑步阶段运动学角度特征分析 右脚离地瞬间王××右髋关节较小，说明上肢在髋关节处没有抬起过高，重心较低，间接说明躯干后倾幅度大，右膝关节角度比较小，说明右脚离地瞬间右腿膝关节处伸展不充分。蹬伸幅度小，这和上体后倾幅度较大有关，右脚离地瞬间刘×整个右侧下肢角度都比较大，特别是右髋角度，说明其上体抬起幅度最大，右膝关节伸展幅度大，这也是造成上体抬起过高的主要原因。冯×右脚离地瞬间右侧下肢角度也偏大，特别是右膝角右腿蹬伸充分。整个右脚离地瞬间，冯×和刘×右侧下肢伸展充分，右腿蹬伸积极，但造成右侧上肢抬起过高，从后边身体躯干倾角也可以看出这一点。王××和姚××右脚在着地瞬间右髋角较小，说明此时上肢在右侧压紧幅度大，上体反而控制较好，髋关节处没有过高抬起。但姚××右膝关节角度偏大，下肢在膝关节处压紧幅度较差，刘×和冯×右侧上肢在髋关节处角度偏大，上体抬起幅度大，压紧效果差，特别是刘×上体抬起幅度增大，直接减小身体后倾幅度，这对用力姿势的形成是不利的。王××和冯×右侧下肢在膝关节处压紧效果较好，而姚××和刘×在膝关节处压紧效果差。

王××和姚××右脚离地瞬间蹬地角偏大，说明重心在右脚离地瞬间起伏较大，重心抬起较高，注重向上蹬伸幅度，而向投掷方向蹬伸幅度减小，这是不合理的。刘×和冯×蹬地角较小，右腿蹬伸方向主要为投掷方向，而减小向上蹬伸幅度，使身体更加集中向后运动。

右脚离地瞬间，王××和姚××躯干倾角偏大，这和前面研究的蹬地角偏大结果相符；整个上体向后倾斜幅度较小，上体抬起幅度较大，而刘×和冯×躯干向后倾斜幅度较大。但在右脚着地瞬间，王××和刘×的身体后倾角度偏大，增加幅度也比较大，说明上体在滑步过程中抬起现象明显，增加幅度偏大。相反，冯×和姚××在右脚着地瞬间后倾角较小，增加幅度也较小，进一步说明在滑步过程中上体抬起幅度较小，有利于增加超越器械幅度（见表3）。

王××滑步距离最长，刘×和冯×相差不大，但姚××滑步距离明显偏小，说明王××右腿在滑步过程中收拉积极，幅度也较大，直接增加超越器械的效果，右脚着地积极。但姚××滑步距离短，说明其右脚着地速度快，收拉不积极或者收拉幅度小，不利于增加超越器械效果。

王××、刘×、冯×在右脚离地瞬间，肩髋扭转角度较大，但相差不大，说明这3名选手上下肢扭转的幅度大，此时上肢还没有向投掷转动，主要以直线运动方式为主，所以还保持较大的肩髋扭转幅度。但姚××在右脚离地瞬间肩髋扭转角偏小，主要是由于左腿向后摆动幅度较小，髋横轴转动幅度减小，造成肩髋扭转幅度减小，应适当增加左腿向后摆动幅度，以利于快速进入滑步阶段。随着滑步动作完成，肩髋扭转幅度逐渐缩小，右脚着地瞬间由于髋横轴回旋，使肩髋之间的扭转幅度进一步减小。冯×右脚着地瞬间肩髋扭转角较大，王××、姚××和刘×肩髋扭转角偏小，说明这3名选手在右脚着地瞬间右肩向投掷方向转动幅度增大，左腿向后伸展幅度小，左脚着地速度快，但减小了肩髋之间扭紧程度，而冯×右肩控制较好，没有过多转向投掷方向，这对器械后留有很好效果，左脚着地速度偏慢、不积极（见表3）。

王××和刘×两腿之间夹角最大，在滑步阶段左腿向投掷方向的摆动幅度较大；冯×的大腿夹角最小，说明左腿向后摆动的高度不够，注意向投掷方向摆动，但向上摆动幅度较小，造成两腿之间夹角减小。从摆动时机看，4名选手两腿夹角最大瞬间都是在右脚离地以前，特别是姚××时机最早，表明他右腿摆动速度快，时机早，而其他3名选手大腿夹角最大时机相同（见表3）。

表3 我国运动员滑步阶段角度特征

2.2.2 过渡阶段运动学角度特征分析 左脚着地瞬间，4名选手右髋角相差并不大，只有姚××右髋角度偏大，说明右侧上肢在髋关节处伸展幅度大，直接会造成上体抬起幅度增加。刘×左脚着地瞬间右膝角和踝角都比较大，说明右腿伸展幅度大，蹬伸时机过早，不利于上体后留，也会直接造成上体抬起程度增加，不利于良好用力姿势形成，减小超越器械效果。相比冯×左脚着地瞬间右侧下肢主要角度比较小，右侧下肢压的幅度较大，一定程度上增加超越器械的幅度，但造成左脚着地慢，不利于重心快速向左腿过渡，训练中应该适当增加右腿蹬伸的速度和幅度，使左脚尽快着地，减少过渡时间。

王××和冯×左脚着地瞬间，左腿在髋关节处伸展幅度较大，左腿在膝关节处伸展幅度也大，进一步说明这2位选手上体后留幅度大，增加左右脚着地距离，在一定程度上延长最后用力工作距离，为良好用力姿势形成创造条件。相比，姚××和刘×左侧下肢髋角和膝角较小，向投掷方向伸展幅度小，这必定减小最后用力工作距离，虽然增加左脚着地速度，但不利于延长用力工作距离。特别是刘×，左右脚几乎同时着地，左腿没有进一步前伸增加左脚着地距离，所以也造成工作距离短、左侧下肢伸展幅度小。从踝角情况看，姚××左踝角最大，说明左脚着地瞬间脚着地相对积极，踝关节伸展幅度大，其他选手之间相差并不大。刘×左脚着地瞬间躯干后倾角度最大，整个上体抬起程度最大，这与右脚着地瞬间上体抬起较高有很大关系，上体抬起程度过高必然造成用力幅度和距离减小，这是不合理的。相反，王××和冯×左脚着地瞬间躯干后倾角较小，说明上体抬起程度较低，最后用力姿势较好，但2名选手之间增幅程度不同；王××过渡阶段增幅最小，上体在这一阶段控制较好，左脚在完成着地过程中上体抬起幅度低，留到右腿上的程度较大，超越器械效果较好，但冯×虽然左脚着地瞬间躯干后倾幅度大，但在左脚着地过程中上体抬起程度偏大，也就是说这一阶段上肢控制较差，虽然增加左脚着地距离，但过多损失躯干的后倾幅度，这也是得不偿失的。姚××左脚着地瞬间躯干后倾幅度较大，但也存在上体增加幅度过大的缺点，在以后训练中，注意在过渡阶段尽量控制躯干不要过多抬起，加快左脚着地时机，适当减小左脚着地距离（见表4）。

姚××和冯×左脚着地瞬间两大腿之间夹角较大，也说明他们左脚着地瞬间左腿伸展幅度较大，延长了两脚之间的着地距离，但存在左脚着地速度慢和身体重心向左腿过渡困难的现象，如果能加快重心在左右腿过渡的时间成绩会有进一步提高。刘×在左脚着地瞬间两腿之间夹角最小，这与左脚着地距离短，躯干抬起幅度有关，在过渡阶段应该注意适当增加左脚着地距离，使躯干进一步向后倾斜，增加超越器械效果，刘×的过渡技术是最差的，在技术上存在严重不合理。

冯×左脚着地瞬间肩髋扭转角最大，整个髋横轴超越肩横轴的幅度大，能进一步延长用力距离，减小幅度也不大，说明过渡阶段右肩控制较好，没有提前向投掷方向转动并对器械进行提前加速现象。姚××左脚着地瞬间肩髋扭转角最小，而且减小幅度最大，说明左脚着地过程中右肩存在提前转动现象，减小肩髋扭紧幅度，过渡技术存在不合理性。左脚着地过程中，应控制右肩减小转动幅度，增加超越器械效果。王××和刘×左脚着地瞬间肩髋扭转角度相差不大，但2名选手增幅较小，也就是说整个过渡阶段右肩转动幅度小，但刘×主要是由于过渡阶段时间短，本身在右脚着地瞬间右肩转动幅度大的原因。

冯×两脚着地距离最长，但身高是最矮的，进一步说明左腿着地瞬间伸展幅度大，一定程度上增加了最后用力工作距离，但不利于重心向左腿过渡。刘×两脚之间距离最短，身高不是主要影响因素，主要原因是由于左脚着地瞬间伸展幅度小，上体抬起高，造成最后用力工作距离减小（见表4）。

2.3 最后用力阶段下肢主要运动学特征分析

表4 我国运动员过渡阶段左脚着地瞬间各环节角度特征（°、m）

王××和冯×右踝角最大，右脚在踝关节处蹬伸幅度大；姚××右脚在踝关节处伸展幅度小，蹬伸不积极。而刘×在膝关节处伸展幅度较大，王××和姚××右腿在膝关节处伸展不够充分，蹬伸幅度小，3名选手最大的右髋角都相差不大，但达到最大瞬间的时机却不相同。王××和刘×右膝角和髋角达到最大瞬间时机在同一个时间，说明右侧下肢髋膝关节用力时机较为一致，协调性较好；但姚××右膝角达到最大的时机比右髋角早0.0 6 s，说明姚××最后用力是先伸展膝关节再抬上体，右腿用力协调程度较差；冯×右膝关节角度达到最大的时机比右髋角提前0.0 8 s，说明冯×整个右侧髋关节伸展速度慢，用力阶段主要以蹬伸下肢为主，在器械出手瞬间才迅速伸展髋关节，协调用力程度较差。

王××在左脚着地后，髋关节缓冲幅度最大，增加后续用力的可能，为后续快速伸展上肢做好准备；姚××和冯×相差不大，但刘×左髋关节缓冲幅度过小，一定程度上减小左侧髋关节伸展用力的幅度，虽然有利于快速用力，但不利于增加用力的幅度。

从左膝关节的缓冲时间和幅度看，王××、姚××左腿与膝关节缓冲幅度较大，缓冲时间也较长，这为增加后续左腿膝关节处伸展幅度创造了条件，也就是说为左腿蹬伸用力创造了条件，但不利于左腿快速蹬伸用力。刘×左膝关节缓冲幅度过小，缓冲时间也是所有选手中最短的，虽然有利于左腿膝关节快速蹬伸用力，但在一定程度上减小左腿膝关节伸展幅度，减少左腿后续蹬伸效果。冯×左膝关节缓冲幅度也比较小，时间较短，这也说明左腿在着地后没有积极缓冲左膝，不利于蹬伸幅度的增加。从后面左腿在膝关节处蹬伸幅度可以清楚的看到，王××和姚××左腿在用力过程中膝关节伸展幅度大，向上蹬伸充分，刘×左膝关节伸展幅度最小，用力效果较差，冯×也存在同样的问题，左腿蹬伸幅度小。

王××和姚××对器械加速工作距离较长，这与出手点位置靠前、两侧下肢蹬伸幅度大有关。刘×整个用力过程中对器械的工作距离最短，加速时间也比较短，这与过渡阶段上肢抬起过高，左腿着地过程伸展幅度小、蹬伸阶段伸展幅度小有直接的关系。冯×对器械工作距离也比较短，受左侧下肢伸展幅度小、器械出手瞬间器械位置点靠后的影响，也就是说只注重向上的用力，而减小向前用力效果（见表5）。

表5 我国运动员最后用力阶段右侧技术和出手参数

2.4 整体用力效果分析

王××用力过程中，重心轨迹曲线基本是一条直线，身体重心在左右方向上移动幅度很小，进一步说明其对身体控制加速情况较好，整个投掷用力效果较好。其他3名选手重心轨迹曲线在左右方向的移动幅度较大，但存在的技术阶段不同。姚××主要是在滑步阶段，重心位置左右移动现象较为严重，滑步技术效果较差；刘×是在过渡阶段，重心左右移动现象严重，过渡技术效果较差；冯×是在最后用力阶段，重心左右移动严重，最后用力效果较差，但滑步技术较好。3名选手重心位置在左右方向上移动幅度增加，会造成向后加速力量产生分化，分离到别的方向，使向后力量不够集中，不利于滑步用力动作的完成。王××重心轨迹曲线相对比较平滑，中间没有出现过高或者过低的现象，用力过程中重心上下起伏程度小，有利于各技术环节之间快速衔接。相比而言，姚××在用力过程中重心变化也比较平稳，但滑步开始阶段重心位置偏高，在器械出手瞬间人体向前性较好。刘×在整个用力过程中，特别是滑步阶段，重心轨迹上下起伏现象严重，轨迹高点和低点之间差距较大，这对整个用力过程中各技术环节之间的衔接不利，增加用力难度。从冯×的重心和器械运行轨迹可以看出，在滑步阶段重心非常平稳，重心没有过高的上下起伏现象，说明蹬伸方向主要向后，没有使重心过高腾起，但在最后用力阶段重心轨迹上升现象明显。

3 结论与建议

（1）滑步阶段，姚××和冯×重心位置控制较好，重心高度增量小，没有过高抬起，但姚××过渡阶段上体抬起幅度大，增量大，刘×滑步过程中重心抬起幅度较大，上体过早上抬，减小超越器械的效果。

（2）过渡阶段，刘×右侧下肢伸展幅度大，上体抬起过高，减小用力距离，王××和姚××右脚着地瞬间上肢右侧压紧幅度大，但姚××右膝关节处压紧效果差，刘×和冯×右侧上肢在髋关节处角度偏大，上体抬起幅度大，压紧效果差，特别是刘×上体抬起幅度增大，直接减小身体后倾幅度。

（3）最后用力阶段，王××和冯×右踝角伸展幅度大，姚××踝关节伸展幅度小，蹬伸不积极。刘×膝关节处伸展幅度大，王××和姚××右腿膝关节伸展不够充分，蹬伸幅度小，王××右侧下肢髋、膝关节用力时机一致，协调性好，姚××最后用力右腿协调程度差。冯×整个右侧髋关节伸展速度慢，用力阶段主要以蹬伸下肢为主，协调用力差。

（4）最后用力中，王××左髋关节缓冲幅度最大，为后续快速伸展上肢做好准备，刘×左髋缓冲幅度过小，减小左髋关节伸展用力幅度，王××、姚××左腿膝关节缓冲幅度较大，缓冲时间长，刘×和冯×左膝关节缓冲幅度小，时间也短，减少左腿蹬伸效果。

[1]林德华，李涛.集体教学模式在背向滑步推铅球教学中的就用[J].上海体育学院学报，2 0 0 3（6）：1 0 5-1 0 6.

[2]董海军.我国优秀男子铅球运动员最后用力技术的运动学研究[J].西安体育学院学报，2 0 0 8，2 5（6）：9 5-9 9.

[3]王倩，周华锋，刘茂辉，等.对两名不同水平男子铅球选手投掷技术的生物力学分析[J].北京体育大学学报，2 0 0 7，1 7（3）：4 0 4-4 0 6.

[4]肖林鹏.我国优秀女子铅球运动员背向滑步推铅球技术动作速度节奏的特征与模式研究[J].天津体育学院学报，2 0 0 2，1 7（1）：3 0-3 2.

A Research on Kinematics of Throwing Technique of Chinese Elite Male Shot-Putters

ZHENG Shaowei1，ZHANG Hao1，LIU Fang2
（1.School of PE，Northeast Normal University，Changchun 130024，China；2.The affiliated School of Beijing Education Institute，Shijingshan Branch，Beijing 100043，China）

The sports biomechanics method was used and the back gliding shot putting technique of China's four elite athletes was studied.The results were found that the center of gravity sliding process of Liu raised greatly，the upper body premature，reduce the effect of the transition stage beyond the equipment，Liu's right lower limb stretch，upper body lifted high，to reduce the force distance；the Yao's transition stage upper body lifted greatly，incremental，your knee compression effect is poor；the final stage of Wang to the right hip，knee joint force moment，good coordination，Yao's ankle stretch，stretch not active.Liu's knee joint extension greatly，Feng's right hip extension speed，thrust stage mainly stretching legs，coordinated effort difference.On the systematic diagnosis and analysis by throwing technology on China's elite athletes，find their own shortcomings，improve sports skills，to help athletes improve performance.

male shot-putters；throwing technology；back gliding shot putting

G849.9

A

1005-0000（2013）03-273-04

2013-01-28；

2013-04-01；录用日期：2013-04-02

张少伟（1956-），男，吉林长春人，副教授，研究方向为体育教育训练学。

1.东北师范大学体育学院，吉林长春130024；2.北京教育学院石景山分院附属学校，北京 100043.

1.2.3 数理统计法 对所获得原始数据采用SPSS10.0统计学软件进行处理，并制作成需要的数据表格和图片。